0 引 言

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展改變了人們的生活方式，目前已 被廣泛應(yīng)用到人們工作和生活的各個(gè)領(lǐng)域。截至 2015 年12月， 中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá) 6.88 億，互聯(lián)網(wǎng)普及率為 50.3%，半數(shù)中國(guó) 人已接入互聯(lián)網(wǎng)，中國(guó)手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá) 6.20 億，有 90.1% 的 網(wǎng)民通過(guò)手機(jī)上網(wǎng) [1]。與傳統(tǒng)的桌面互聯(lián)網(wǎng)相比，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) 具有便捷、便攜、定向、精準(zhǔn)、感觸等特性。因此手機(jī)的重 要性在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代顯得尤為突出，人們已將隨身攜帶手機(jī) 作為自身的習(xí)慣，越來(lái)越多的廠(chǎng)商圍繞智能手機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行產(chǎn) 品研發(fā)。

在現(xiàn)實(shí)生活中，大多數(shù)門(mén)禁系統(tǒng)還使用傳統(tǒng)的方式依靠 物理接觸式或生物掃描式的交互，如門(mén)禁卡、指紋鎖、NFC 等 [2]，每次增減用戶(hù)時(shí)，需要進(jìn)行繁瑣的操作在修改相關(guān)用戶(hù) 信息后才能使用。這種門(mén)禁系統(tǒng)的安全主要是鑰匙、智能卡 等物理介質(zhì)，鑰匙丟失或人員更換需要將鎖芯、鑰匙一起更換。 

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)已經(jīng)普及的今天，傳統(tǒng)的門(mén)禁 已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代信息化的需求。本文提出了一種以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) 和智能終端為基礎(chǔ)的新型門(mén)禁管理綜合解決方案。即用戶(hù)通 過(guò)智能手機(jī)打開(kāi) App 應(yīng)用程序給門(mén)禁控制系統(tǒng)發(fā)送指令，門(mén) 禁控制系統(tǒng)通過(guò)中心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行信息的有效性驗(yàn)證，驗(yàn) 證通過(guò)后發(fā)送開(kāi)門(mén)指令，實(shí)現(xiàn)不需要物理接觸的無(wú)卡網(wǎng)絡(luò)門(mén)禁 系統(tǒng)。在后臺(tái)，門(mén)禁管理員可以對(duì)所有門(mén)的實(shí)時(shí)狀態(tài)及用戶(hù)的 操作等行為進(jìn)行監(jiān)控，既方便了管理，又提高了安全性。與 傳統(tǒng)門(mén)禁相比，這種方式不僅具有操作簡(jiǎn)單、使用便捷、成 本低廉、便于管理、安全性高的特點(diǎn)，還可以解決用戶(hù)忘記 攜帶或丟失門(mén)禁介質(zhì)的問(wèn)題，是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端應(yīng)用的 深層次拓展，也是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能終端和傳統(tǒng)門(mén)禁系統(tǒng)結(jié) 合的一種創(chuàng)新。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 

1.1 門(mén)禁控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 

根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)需求，本文設(shè)計(jì)用戶(hù)接口模塊、業(yè)務(wù)運(yùn)行 模塊、業(yè)務(wù)處理模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

（1）用戶(hù)接口模塊。該模塊包括移動(dòng)終端系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)兩部分，主要為用戶(hù)提供友好的界面和便捷的通信方 式。模塊在設(shè)計(jì)時(shí)能夠滿(mǎn)足智能移動(dòng)終端發(fā)展的需要，支持 Android、iOS 平臺(tái)，并且使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，外部使用 4G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部使用 WiFi 網(wǎng)絡(luò)。 

（2）業(yè)務(wù)運(yùn)行模塊。該模塊主要處理系統(tǒng)相關(guān)運(yùn)行的服務(wù)， 負(fù)責(zé)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯處理。包括二維碼和移動(dòng)信息服務(wù)器兩部 分，通過(guò)移動(dòng)信息服務(wù)器實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端和門(mén)禁控制系統(tǒng)間的交 互，通過(guò)動(dòng)態(tài)二維碼標(biāo)識(shí)各門(mén)禁結(jié)點(diǎn)信息，并與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù) 系統(tǒng)進(jìn)行交互、認(rèn)證鑒權(quán)及訪(fǎng)問(wèn)控制。 

（3）業(yè)務(wù)處理模塊。該模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，主 要處理系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并支撐整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理。包 括硬件控制、指令集、門(mén)禁各節(jié)點(diǎn)。硬件控制采用 ARM 架構(gòu) 的硬件方案，設(shè)計(jì)與此系統(tǒng)相適應(yīng)的硬件電路板和板載元器件，主要由電源模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、主控芯片、門(mén)禁節(jié)點(diǎn)模塊組成。 需要對(duì) ARM 架構(gòu)的硬件進(jìn)行研究，熟悉其組成原理和工作 方式，完成硬件電路板和板載元器件的焊接制作，調(diào)試好硬件， 對(duì)板載各節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的指令集。 

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模塊。該模塊通過(guò)中央數(shù)據(jù)庫(kù)（MySQL） 來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)和系統(tǒng)運(yùn)行的信息，并根據(jù)門(mén)禁各節(jié)點(diǎn)的不同生成 相應(yīng)的二維碼信息后提交給移動(dòng)信息服務(wù)器處理。

1.2 門(mén)禁控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 

門(mén)禁控制系統(tǒng)基于 IP 網(wǎng)絡(luò)，使用 ARM 芯片且預(yù)留接口 用于連接電控門(mén)鎖。對(duì)控制器上各節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的指令集，通 過(guò)指令對(duì)各節(jié)點(diǎn)執(zhí)行開(kāi)啟、關(guān)閉、檢查等操作。 

門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器 PCB 電路板（測(cè)試板）可以實(shí)現(xiàn) IP 報(bào) 文到 RS 232 串行信號(hào)的平滑轉(zhuǎn)換，并且通過(guò)高性能繼電器對(duì) 開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。系統(tǒng)整體控制通過(guò) ARM 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，具 有速度快、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器硬件設(shè)計(jì)如圖 2 所示。

電路板設(shè)計(jì)分為電源模塊、IP 網(wǎng)絡(luò)控制模塊、電路控制 模塊三部分。 

（1）電源模塊采用12 V ～ 24 V 設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)為電路板 元器件供電 ； 

（2）IP 網(wǎng)絡(luò)控制 [3] 模塊主要負(fù)責(zé) IP 報(bào)文與串口 RS 232 信號(hào)的轉(zhuǎn)換，模塊內(nèi)部集成 TCP/IP 協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn) TCP/UDP 數(shù)據(jù)包與串口數(shù)據(jù)透明傳輸，模塊本身集成 10/100 M 自適應(yīng) 以太網(wǎng)接口，串口通信最高波特率達(dá) 230.4 Kb/s，擁有 TCP

Server，TCP Client，UDP，Httpd Client，TCP Auto 等工作模式， 并且運(yùn)用低功耗設(shè)計(jì)，配合 ARM 處理器使用，具有速度快、 穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，可以支撐工業(yè)級(jí)應(yīng)用。 

（3）電路控制模塊。該模塊主要對(duì)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的 IP 報(bào)文進(jìn) 行處理，在此電路中設(shè)計(jì)了 P1 到 P4 四個(gè)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)（可以擴(kuò)展）， 運(yùn)用高性能繼電器可以對(duì)輸出進(jìn)行通 / 斷控制。 

（4）指令集。根據(jù)需要進(jìn)行指令集定制，如各節(jié)點(diǎn)開(kāi)啟 （Open）、關(guān)閉（Close）、檢查（Check）等操作。

1.3 門(mén)禁控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 

軟件設(shè)計(jì)主要包括服務(wù)端和客戶(hù)端設(shè)計(jì)。服務(wù)端為指令 處理中心和信息管理系統(tǒng)，使用中央數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)信息， 并對(duì)門(mén)禁各節(jié)點(diǎn)生成不同的二維碼信息，接收客戶(hù)端發(fā)來(lái)的指 令并處理。同時(shí)，系統(tǒng)管理員可以通過(guò)門(mén)禁信息管理系統(tǒng)對(duì) 整個(gè)門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控?？蛻?hù)端主要為移動(dòng) App 應(yīng)用， 通過(guò) App 應(yīng)用掃描各節(jié)點(diǎn)的二維碼信息，提交至服務(wù)端以進(jìn) 行處理。

 1.3.1 服務(wù)端軟件設(shè)計(jì) 

服務(wù)端軟件設(shè)計(jì)主要包括信息管理模塊和業(yè)務(wù)處理模塊。 

1.3.1.1 信息管理模塊

 信息管理模塊包括用戶(hù)信息管理、門(mén)禁結(jié)點(diǎn)管理、二維 碼管理、門(mén)禁權(quán)限管理及日志管理。 

（1）用戶(hù)信息管理主要對(duì)系統(tǒng)用戶(hù)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理， 包括用戶(hù)名、密碼、手機(jī)設(shè)備標(biāo)識(shí)碼等 ； 

（2）門(mén)禁結(jié)點(diǎn)管理主要對(duì)門(mén)禁結(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行管理，包括 門(mén)牌號(hào)、開(kāi) / 關(guān)門(mén)指令、結(jié)點(diǎn)編號(hào)、結(jié)點(diǎn) IP 地址和端口號(hào) ； 

（3）二維碼管理針對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理的二維碼信息進(jìn)行管 理，包括門(mén)禁結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二維信息碼、過(guò)期時(shí)間、是否動(dòng)態(tài) 生成等。 

（4）門(mén)禁權(quán)限管理對(duì)用戶(hù)與門(mén)禁結(jié)點(diǎn)的權(quán)限進(jìn)行分配， 建立一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的權(quán)限體系。日志管理主要對(duì)用 戶(hù)操作進(jìn)行記錄，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。 

1.3.1.2 業(yè)務(wù)處理模塊 

業(yè)務(wù)處理模塊包括驗(yàn)證處理、開(kāi) / 關(guān)門(mén)操作處理，主要 對(duì)客戶(hù)端的請(qǐng)求進(jìn)行分析驗(yàn)證，從中央數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)，判 斷用戶(hù)是否合法，二維碼信息是否有效，對(duì)用戶(hù)的操作進(jìn)行 記錄，通過(guò)驗(yàn)證后連接門(mén)禁結(jié)點(diǎn)發(fā)送開(kāi) / 關(guān)門(mén)指令。 

1.3.2 客戶(hù)端軟件設(shè)計(jì) 

客戶(hù)端軟件設(shè)計(jì)主要為手機(jī)端移動(dòng) App 應(yīng)用，用戶(hù)使用 App 與服務(wù)器進(jìn)行交互。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署方案 

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署方案如圖 3 所示。在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中直接添加 門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器硬件，由門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器連接電子門(mén)鎖。 

從圖中可以看出，整個(gè)門(mén)禁系統(tǒng)基于現(xiàn)有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)只 需在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)展部署門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器來(lái)連接電子鎖，在 服務(wù)器區(qū)架設(shè)移動(dòng)信息服務(wù)器以提供移動(dòng)終端外部訪(fǎng)問(wèn)。

 系統(tǒng)主要由智能移動(dòng)終端、外部網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、 門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器、移動(dòng)信息服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器 五部分構(gòu)成。 

（1）智能移動(dòng)終端。該終端通過(guò) 4G 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)信息 服務(wù)器進(jìn)行交互，將交互信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。 

（2）外部網(wǎng)絡(luò)。外部網(wǎng)絡(luò)通過(guò) 4G 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或外部網(wǎng)絡(luò) （WiFi）進(jìn)行企業(yè)外部的控制，主要通過(guò)電信、移動(dòng)、聯(lián)通等 移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的基站實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 

（3）企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。在企業(yè)內(nèi)部使用企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、 WiFi 接入局域網(wǎng)，并將移動(dòng)信息服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸給移動(dòng)智能終端。

（4）門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器。門(mén)禁網(wǎng)絡(luò)控制器負(fù)責(zé)連接電磁鎖， 提供連接的 IP 地址、端口、協(xié)議、指令集，并對(duì)連接的設(shè)備 進(jìn)行指令控制。 

（5）移動(dòng)信息服務(wù)器。移動(dòng)信息服務(wù)器負(fù)責(zé)將接收的指 令進(jìn)行分析、判斷、篩選，對(duì)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)備發(fā)送控 制指令 ；負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行信息交互，生成 動(dòng)態(tài)的 XML 數(shù)據(jù)。 

（6）數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用 于存儲(chǔ)信息系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)的配置信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和防火墻開(kāi) 放的 TCP 端口將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)信息服務(wù)器。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越依賴(lài)于智能手機(jī)， 手機(jī)成為現(xiàn)代生活中必不可少的工具之一，一部手機(jī)可以幫助 人們解決很多問(wèn)題。目前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展已改變了人們 的生活方式，智能手機(jī)作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的載體近年來(lái)發(fā)展迅速。 

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)卡門(mén)禁控制系統(tǒng)是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端應(yīng) 用的拓展，也是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能終端和傳統(tǒng)門(mén)禁系統(tǒng)結(jié)合的 一種創(chuàng)新。目前在此領(lǐng)域尚未有太多成熟的產(chǎn)品，利用智能終 端進(jìn)行操作、管理門(mén)禁也需要深入研究。